水果中膳食纖維提取方法研究進(jìn)展

張 靜，黃 月

（重慶化工職業(yè)學(xué)院環(huán)境與質(zhì)量檢測學(xué)院，重慶 401228）

近年來，富含膳食纖維類食品的開發(fā)與研究成為熱門領(lǐng)域。膳食纖維（dietary fiber，DF）被譽(yù)為“第七營養(yǎng)素”，對人體有著重要的生理功能。目前，中國營養(yǎng)學(xué)會將膳食纖維定義為在人體內(nèi)不易被消化酶消化的多糖類食物成分的總稱[1]。膳食纖維按照其溶解性不同可分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）[2]。水果中的膳食纖維主要有增加飽腹感、維持腸道的菌群平衡、提高機(jī)體免疫力、預(yù)防腸道疾病和腸道癌、控制血糖、降低血液中膽固醇水平和解毒等作用[3]。

目前，以水果為原料用不同方法提取膳食纖維的的基礎(chǔ)研究很多，本文將主要對近年來水果（果渣、果皮等）中膳食纖維的提取方法進(jìn)行總結(jié)，為膳食纖維的進(jìn)一步開發(fā)和利用提供參考。

1 水果中膳食纖維的提取方法

1.1 化學(xué)法

化學(xué)法是指用干燥、粉碎，再經(jīng)相應(yīng)的化學(xué)試劑脫雜處理后，在酸性或堿性條件下提取得到水溶性膳食纖維的方法[4]，根據(jù)工藝不同可以分為酸法、堿法以及絮凝劑法等[5]?；瘜W(xué)法是目前食品工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的方法之一，但該法具有膳食纖維提取物純度不高、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。

李施瑤等[6]研究紅樹莓果渣化學(xué)法提取可溶性膳食纖維的最佳工藝，采用酸法和堿法進(jìn)行，從水溶性膳食纖維提取物的純度初步判斷較優(yōu)的化學(xué)提取方法。結(jié)果表明，兩種工藝條件下的平均得率分別是21.45%±2.3%和3.39%±0.68%，平均純度分別為73.84%和76.17%。杜彬等[7]利用響應(yīng)面法對葡萄皮渣中可溶性膳食纖維的酸法提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，建立影響因素?cái)?shù)學(xué)模型，采用0.4 mol/L 鹽酸在75 ℃下提取90 min，最終得到可溶性膳食纖維實(shí)測得率為47.56 mg/g，與預(yù)測值接近。郭涵博等[8]使用鹽酸提取菠蘿皮SDF 的最佳工藝為料液比1∶20（g/mL），酸濃度0.45 mol/L，提取溫度70 ℃，提取時(shí)間90 min，提取次數(shù)3 次，在此提取工藝條件下，菠蘿皮SDF的提取率為16.15%。文攀等[9]以菠蘿蜜、洋蒲桃、莽吉柿、番荔枝為原料，用化學(xué)結(jié)合酶法對其膳食纖維進(jìn)行制備，并利用掃描電鏡、紅外光譜和化學(xué)分析等方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和理化性質(zhì)分析。結(jié)果表明，膳食纖維含量從大到小的順序?yàn)榉笾Α⒀笃烟?、菠蘿蜜、莽吉柿，這幾種水果中可溶性膳食纖維含量最高是洋蒲桃，不可溶性膳食纖維含量最高是番荔。鄒蘭等[10]以蘋果梨渣為原料，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定了蘋果梨渣中膳食纖維的最佳提取工藝為NaOH 濃度0.035%、處理時(shí)間60min、處理溫度40 ℃，此時(shí)平均提取率可達(dá)59.7%。

1.2 物理法

物理法主要是指采用物理方式提取膳食纖維，如超聲波提取法、微波法、超微粉碎法、擠壓膨化法等[11]。物理法能夠較好地保留膳食纖維的活性，提高膳食纖維的提取率，提取時(shí)間短，被廣泛使用。

姜翠翠等[12]采用超聲輔助優(yōu)化提取番石榴中的可溶性膳食纖維,在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上以可溶性膳食纖維提取得率為考察指標(biāo)，得到用最佳工藝參數(shù)為pH 2.94、提取時(shí)間40.36 min、提取溫度50.02 ℃、液料比值14∶1（mL/g）、超聲波功率240 W，此時(shí)提取率為17.2%。夏潔等[13]以刺梨果渣為原料，采用超聲波輔助提取不溶性膳食纖維（IDF），結(jié)果表明，在超聲功率184 W、提取時(shí)間14.7 min、提取溫度49.5 ℃時(shí)，刺梨果渣IDF 的最大得率為76.00%，表明優(yōu)化超聲輔助提取刺梨果渣IDF 具有準(zhǔn)確性和可靠性。Basanta 等[14]利用浸提法提取李子中的果膠，2h后提取率達(dá)12%。Guo等[15]采用高壓法在壓力500MPa、溫度55 ℃、提取時(shí)間10 min 下，臍橙皮中果膠得率達(dá)到20.44%。蔣緯等[16]對野木瓜的研究發(fā)現(xiàn)，微波法提取的野木瓜SDF 和IDF 能較好地保持其還原能力和抗氧化能力，從提取時(shí)長、能耗、成本等方面都充分體現(xiàn)了其優(yōu)勢，該方法提取的野木瓜膳食纖維清除DPPH 自由基的能力最高，達(dá)到24.19%，且微波法提取的SDF 羥自由基清除率最高，達(dá)20.6%。

1.3 酶法

酶法是利用酶釋放出游離的膳食纖維，同時(shí)去除原料的其他成分的一種方法[17]，目前常使用的酶有蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等[18]。酶法提取膳食纖維的工藝簡單，所得膳食纖維提取率和純度均很高，但成本較高。

薛山[19]通過優(yōu)化試驗(yàn)表明蛋白酶用量0.21 mL/g 皮渣，在淀粉酶作用溫度67 ℃，糖化酶溫度64 ℃條件下，所提取的IADF 抗氧化效果最顯著。該研究為植物性食品中IADF 及其產(chǎn)品的研發(fā)、應(yīng)用與推廣提供了一定的理論參考和創(chuàng)新依據(jù)。周淑儀等[20]以百香果廢棄物為對象采用纖維素酶法提取可溶性膳食纖維，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化可溶性膳食纖維的提取工藝，在一定工藝條件下，可溶性膳食纖維的提取率可達(dá)21%，為其商業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。酶法同樣能夠有效提取柑橘皮渣中的的非水溶性抗氧化膳食纖維（IADF）。

火龍果果皮是SDF 膳食纖維良好來源，纖維素酶法是一種安全高效提取方法[21]，采用優(yōu)化后濃度為0.54%的纖維素酶在50 ℃下進(jìn)行提取，實(shí)測得到火龍果皮SDF的提取率為19.81%，與預(yù)測值相符，說明纖維素酶法可充分提高膳食纖維提取率。劉銘等[22]考察了纖維素酶法水解制備芒果皮中可溶性膳食纖維的工藝，當(dāng)纖維素酶用量為2.7 U/mL，提取時(shí)間2.5 h，提取溫度為55 ℃時(shí)，芒果皮中的可溶性膳食纖維提取率為18.3%。陳小舉等[23]以碭山梨渣為原料，用半纖維素酶水解法從梨渣中提取可溶性膳食纖維，利用響面優(yōu)化法優(yōu)化工藝，最終采取最優(yōu)工藝得到梨渣中可溶性膳食纖維的提取率為15.21%。經(jīng)檢驗(yàn)證明酶法提取可溶性膳食纖維是合理可靠的，酶法提取椪柑渣可溶性膳食纖維提取率達(dá)32.53%[24]，酶法輔助提取蘋果梨渣可溶性膳食纖維得率為15.31%[25]。

1.4 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵法是利用微生物液體發(fā)酵產(chǎn)生的酶，將蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪等雜質(zhì)進(jìn)行分解，從而提取水溶性膳食纖維的一種有效方法[26]。該方法安全性高、成本低、品質(zhì)高[27]。目前主要選擇保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌作為發(fā)酵菌種。如令博等[28]以葡萄皮渣為原料，采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌為發(fā)酵菌種，得到葡萄皮渣可溶性膳食纖維的產(chǎn)率為17.25%左右，所制葡萄皮渣膳食纖維素的膨脹力、持水力和持油力均得到提高。蔣麗等[29]選擇乳酸菌和綠色木霉作為發(fā)酵菌種，利用微生物發(fā)酵法從檸檬果渣中提取膳食纖維，通過研究對比兩種發(fā)酵菌種制備檸檬果渣膳食纖維的含量，顯示用綠色木霉進(jìn)行發(fā)酵得到的膳食纖維含量比乳酸菌發(fā)酵的高，提取率達(dá)88.3%。黃曉兵等[30]以芒果皮為原料，采用1∶1 比例混合的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌作為發(fā)酵菌種，在38 ℃溫度下發(fā)酵3 h，芒果皮中膳食纖維得率達(dá)到31.74%，與芒果皮干粉相比，發(fā)酵法生產(chǎn)的膳食纖維的含量更高。杜斌等[31]利用發(fā)酵法制取藍(lán)莓果渣中的可溶性膳食纖維，以乳酸菌作為發(fā)酵菌種，結(jié)果表明乳酸菌發(fā)酵法制備藍(lán)莓果渣可溶性膳食纖維的最佳工藝為接種量12%、料液比1∶6（g/mL）、發(fā)酵溫度34 ℃、發(fā)酵時(shí)間48 h 以及pH 6.0，此條件下可溶性膳食纖維提取率為15.92%，發(fā)酵法得到的膳食纖維各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)均優(yōu)于未發(fā)酵的。

為了提高梁平柚柚皮的綜合利用率，顧欣等[32]設(shè)計(jì)優(yōu)化乳酸菌發(fā)酵法制備梁平柚皮中不可溶性膳食纖維的工藝參數(shù)，提取率達(dá)58.65%，用發(fā)酵法得到的柚皮不溶性膳食纖維的持水力、膨脹力、吸附不飽和脂肪酸的能力、吸附和脂肪酸的能力、吸附固醇能力及金屬螯合能力較柚原料均有26%～65%的提高。周笑犁等[33]研究了刺梨果渣可溶性膳食纖維的發(fā)酵工藝，采用1∶1 比例混合的保加利亞乳酸桿菌與嗜熱鏈球菌作為發(fā)酵劑，發(fā)酵時(shí)間48 h、料液比1∶25、發(fā)酵溫度40 ℃時(shí)，可溶性膳食纖維的得率為16.81%，經(jīng)發(fā)酵法制備的膳食纖維持水力和膨脹力均得到提高。

2 小結(jié)與展望

我國擁有豐富的食品加工副產(chǎn)物資源，尤其膳食纖維廣泛存在于在各類水果的果皮果渣中，將水果作為提取原料，具有廣闊的應(yīng)用前景?；瘜W(xué)法是現(xiàn)階段工藝最成熟、應(yīng)用最廣泛的方法，但對膳食纖維的結(jié)構(gòu)會造成改變，并對環(huán)境造成一定污染。因此，未來仍需對水果中膳食纖維的提取工藝進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，使其向更加高質(zhì)、高效、綠色的方向發(fā)展，系統(tǒng)研究更加有利于生產(chǎn)和環(huán)保的方法。對比發(fā)現(xiàn)，用新型技術(shù)輔助下的物理法，或改良工藝、控制成本的酶法，以及微生物發(fā)酵法都是取代傳統(tǒng)化學(xué)法的新方法，新的方法不但可以提高膳食纖維的提取率，還可以提高膳食纖維的持水力、膨脹力等，有利于膳食纖維在食品產(chǎn)業(yè)中的進(jìn)一步發(fā)展。